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Schwerpunktprogramm SPP 1285
Halbleiter Spintronik
Spintronik > Arbeitsprogramm

Arbeitsprogramm

  1. Spininjektion
    Spininjektion mit ferromagnetischen Halbleitern (z.B. GaMnAs, ZnMnO, SnMnO2) und ferromagnetischen Metallclustern in Halbleitern (z.B. MnAs Mikrocluster in GaAs); Demonstration von schaltbarem Ferromagnetismus bei hohen Temperaturen (z.B. in ZnMnO-Nanosäulen).
    Die Spininjektion ist einer der Grundpfeiler der Spintronik, auf den viele weitere Experimente aufbauen. Sie besitzt daher insbesondere in der ersten Phase des Schwerpunktes besonders hohe Priorität.

  2. Spintransport
    Einfluss von kohärenten Tunnelprozessen; experimenteller Zugang zu den Rashba- und Dresselhaus-Termen; Entwicklung einer systematischen Theorie der Quantenstreuung mit Berücksichtigung starker Spin-Bahn-Streuung; Einfluss der Spin-Bahn-Streuung in n-dimensionalen Systemen auf den elektrischen Widerstand; numerische Simulation der zeitlichen Entwicklung der Spineigenschaften von Streuzentren; Lösung der zeitabhängigen Schrödingergleichung für spezielle Geometrien; Berücksichtigung eines Magnetfeldes beim Spintransport; hochbewegliche Elektronen in AlAs; Spintransport durch Quantenpunkte; Spindepolarisation an Halbleiteroberflächen.
    Spininjektion ohne effiziente Methoden des Spintransports ist nur bedingt nützlich. Der Spintransport hat daher ebenfalls besonders hohe Priorität in der ersten Phase des Schwerpunktes.

  3. Spindynamik / gezielte Manipulation des Spins
    Manipulation von optisch angeregten Spins in GaAs-Nanostrukturen mittels akusti- scher Oberflächenwellen; Spindynamik und Spinrelaxation in Abhängigkeit von akustischen Oberflächenwellen und Magnetfeld; g-Faktor-Tuning Über Kristallorientierung, Kristallstruktur und elektrische Felder; Spin/Magnetisierungsdynamik in nanostrukturierten, ferromagnetischen Halbleitern in Abhängigkeit von Temperatur, Kristallanisotropie und Formanisotropie; Domänenwanderung in ferromagnetischen Halbleitern; Rashba- und Dresselhaus-Spinaufspaltung mittels THz-induzierter PhotostrÖme; Untersuchung der Dynamik der Spin-Ladungskopplung, Spineffekte in SiGe.

  4. Spin-Spin- und Spin-Bahn-Wechselwirkung
    Wechselwirkung von Elektronenspins an Halbleiter/Metallcluster-Grenzflächen; Manipulation der Elektron-Kernspin-Wechselwirkung; Spin-Bahn-Wechselwirkung in hoch-beweglichen Elektron- und Loch-Systemen; Berry-Phasen in mesoskopischen Systemen; kollektive Spinanregung in ferromagnetischen Halbleitern; Kopplung nichtmagnetischer Quantenpunkte an ein magnetisches Reservoir.

  5. Spin-Elektronik und Spin-Optoelektronik
    Theoretische Modellierung von einfachen Logikschaltkreisen wie AND/OR-Schaltungen, die auf dem Spintransport, der Spinpolarisation und der Spinfilterung in gekoppelten Nanostrukturen beruhen; Untersuchung der Reziprozität der Einzelbauelemente, Rückkopplung, Verstärkung und Nichtlinearitäten; Nutzung des Spins in Silizium- Bauelementen.
    Die Entwicklung von Konzepten für Spin-Bauelemente soll in der ersten Phase des Schwerpunktes begonnen werden und in der zweiten Phase hohe Priorität erhalten. Die Konzeptentwicklung ist besonders eng mit den beiden vorherigen Forschungsbereichen Spindynamik und Spin-Wechselwirkung verknüpft.

  6. Spin-Quanteninformationsverarbeitung
    Optische Erzeugung von Spin-Kohärenz in selbstorganisierten Quantenpunkten zur Nutzung von "Quantum Coherence"; Verschränkung von mehreren Spin-Qubits in Quantenpunkten mit wenigen Elektronen; Transport von verschränkten Spinzuständen in Halbleitern.
    Die Spin-Quanteninformationsverarbeitung baut auf allen oben genannten Forschungs- bereichen auf und liefert direkte Rückkopplung für die Konzeptentwicklung von Spin- Bauelementen.

Wichtige Termine:


15. Sept. 2013:
Deadline für den Sonderband Semiconductor Spintronics (DFG-Abschlussbericht) in physica status solidi b
(nähere Informationen wurden per Email zugeschickt)


30. Sept. - 2. Okt. 2013:
Abschlusstreffen des Schwerpunktprogramms "International workshop on semiconductor spintronics" in der Residenz Würzburg
(nähere Informationen)

Aktuelle Veröffentlichung(en):

C. Drexler, S.A. Tarasenko, P. Olbrich, J. Karch, M. Hirmer, F. Müller, M. Gmitra, J. Fabian, R. Yakimova, S. Lara-Avila, S. Kubatkin, M. Wang, R. Vajtai, P. M. Ajayan, J. Kono, and S.D. Ganichev :  "Magnetic quantum ratchet effect in graphene" Nature Nanotechnology 8, 104 (2013)

J.H. Buß, J. Rudolph, S. Shvarkov, H. Hardtdegen, A.D. Wieck, and D. Hägele:  "Long electron spin coherence in ion‐implanted GaN: The role of localization" Appl. Phys. Lett. 102, 192102 (2013)

D.J. English, J. Hübner, P.S. Eldridge, D. Taylor, M. Henini, R.T. Harley, and M. Oestreich:  "Effect of symmetry reduction on the spin dynamics of (001)-oriented GaAs quantum wells" Phys. Rev. B 87, 075304 (2013)

V.L. Korenev, I.A. Akimov, S.V. Zaitsev, V.F. Sapega, L. Langer, D.R. Yakovlev, Yu. A. Danilov, and M. Bayer:  "Dynamic spin polarization by orientation-dependent separation in a ferromagnet–semiconductor hybrid" Nature Communications 3, 959 (2012)

M. Althammer, E.-M. Karrer-Müller, S.T.B. Goennenwein, M. Opel, R. Gross:  "Spin transport and spin dephasing in zinc oxide" Appl. Phys. Lett. 101, 082404 (2012)